一種高爐爐頂溜槽布料器的制作方法

本發明涉及一種高爐爐頂溜槽布料器，主要用于布料生產領域。

背景技術：

隨著高爐冶煉技術的發展，高爐爐頂裝料布料工藝水平不斷提高。近三十年無料鐘爐頂裝料設備逐步替代了鐘式爐頂裝料設備，改變了鐘式爐頂設備布料形式單一，工藝性能差，操作控制性能差，維護檢修困難的狀況。

為了控制冶煉過程，提高冶煉效率，需要合理控制高爐爐料(焦炭、燒結礦、球團、塊礦等)布料工藝，使爐料能夠實現多環、單環、螺旋、定點等多種精確布置。為此，國內外高爐設備供應商先后研制了各種類型的高爐布料器(氣密箱)滿足布料工藝。

由于布料器(氣密箱)要安裝在高爐爐頭頂部實現布料工藝，這使得布料器長期處于高爐冶煉的惡劣環境中，如：高溫、煤氣、腐蝕等。雖然各種類型布料器(氣密箱)都滿足布料工藝要求，但對冶煉惡劣環境的適應性卻有很大的差別。

現有的無料鐘爐頂布料器(氣密箱)按傳動原理分類，有行星差速型(PW型)、平動回轉支承驅動滑塊曲柄型(SS(僧氏)型)及衍化型、Gimbal(萬向節)型等。行星差速型(PW型)雖然結構合理，傳動精度高，但是結構復雜，溫度適應性差。SS(僧氏)型雖然結構簡單，溫度適應性好，但是存在平動回轉支承受力偏載等問題，使用壽命不穩定。Gimbal(萬向節)型雖然結構簡單，但活動關節暴露于高爐惡劣環境內，大大影響了其壽命。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種驅動力一致且傳動合理的高爐爐頂溜槽布料器，其還具有結構簡單特點。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下技術方案：

一種高爐爐頂溜槽布料器，包括:具有頂蓋的氣密箱體、設置在頂蓋上的旋轉驅動源,以及旋轉套筒、固定回轉支承、平動回轉支承和布料溜槽；其中,所述旋轉套筒、固定回轉支承、平動回轉支承設置在所述氣密箱體內；所述布料溜槽通過擺動驅動部件與所述旋轉套筒連接,所述旋轉驅動源通過所述固定回轉支承驅動所述旋轉套筒旋轉以帶動布料溜槽旋轉；

所述氣密箱體內還具有傾動驅動源，所述傾動驅動源包括：相嚙合的傾動齒輪和傾動齒條以及驅動所述傾動齒輪轉動的電機，所述傾動齒條與所述平動回轉支承的外圈相連接以帶動所述平動回轉支承上下運動；且所述平動回轉支承的內圈與所述擺動驅動部件相連接以帶動連接在其上的布料溜槽擺動。

其中，所述擺動驅動部件為兩個齒輪齒條機構,所述齒輪齒條機構包括：相嚙合的齒輪和齒條；所述旋轉套筒上開設有兩個同軸的裝配孔，兩個所述齒輪齒條機構的所述齒輪的齒輪軸分別裝配在兩個所述裝配孔中，且所述齒輪位于所述旋轉套筒外側，所述布料溜槽固定連接在兩個所述齒輪軸上；所述齒條位于所述旋轉套筒外側且與所述平動回轉支承的內圈固定連接。

其中，還包括設置在所述氣密箱體內用于保證所述平動回轉支承外圈沿豎直方向運動的導向裝置，所述導向裝置包括：與所述旋轉套筒軸向平行的導向軌道和與所述平動回轉支承外圈相連接的導向輪。

其中，所述導向裝置為多個，多個所述導向裝置關于所述平動回轉支承的回轉中心線對稱設置。

其中，所述導向軌道設置在所述氣密箱體的內壁上。

其中，所述平動回轉支承的外圈的外側上還設有一托圈，所述導向輪連接在所述托圈上。

其中，所述平動回轉支承內圈還連接有撥轉裝置，所述撥轉裝置 包括：設置在所述旋轉套筒的外壁上的豎直撥轉槽和與所述平動回轉支承內圈相連的撥轉輪，所述撥轉輪沿所述撥轉槽滑動。

其中，所述平動回轉支承的外圈還與防轉裝置相連接，所述防轉裝置包括：設置在所述平動回轉支承的外圈上的防轉輪和平行于所述旋轉套筒的軸線并設置在所述氣密箱體內壁上的防轉槽，所述防轉輪沿所述防轉槽上下滑動。

其中，所述平動回轉支承的外圈還與防轉裝置相連接，所述防轉裝置包括：設置在平動回轉支承的外圈上的防轉槽以及設置在所述氣密箱體內壁上的防轉輪。

其中，所述旋轉套筒的頂部設有用于密封的上壓環,所述氣密箱體的底盤設有用于密封的下壓環。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：

1、本發明利用均勻設置在氣密箱體內部的兩個或多個傾動驅動源，驅動平動回轉支承上下移動，且在驅動所述平動回轉支承上下移動時，傾動驅動力大小相同、方向一致，易實現同步性控制；

2、本發明通過兩個齒輪齒條機構的設置實現溜槽的擺動，且兩個齒條的驅動力作用線分別與平動回轉支承的回轉中心線平行且在同一個平面上，平動回轉支承上下移動驅動齒輪齒條機構的齒條上下移動，進而驅動齒輪齒條機構的齒輪轉動并帶動布料溜槽擺動；且在移動過程中平動回轉支承受力平衡，不受到偏載力矩，且減小了平動回轉支承外圈導向面與支承面之間的磨損；

3、本發明中的導向裝置、撥轉裝置以及防轉裝置的設置，使得平動回轉支承和固定回轉支承的回轉中心一致，且使得平動回轉支承的內外圈運動分離，進一步保證平動回轉支承的受力平衡，傳動受力更加合理；

4、本發明的氣密箱體結構與高爐內部完全隔離，不受到高爐內部環境的影響，延長了使用壽命；

5、本發明還具有結構簡單，溫度適應性好的特點。

附圖說明

圖1為本發明實施例的一種高爐爐頂溜槽布料器的傳動原理圖；

圖2為本發明實施例的一種高爐爐頂溜槽布料器在另一方向上的傳動原理圖；

圖3為本發明實施例的一種高爐爐頂溜槽布料器的剖面圖；

圖4為本發明實施例一種高爐爐頂溜槽布料器的另一方向上的剖面圖；

圖5為本發明實施例的一種高爐爐頂溜槽布料器的俯視圖；

圖6為本發明實施例的齒輪齒條機構的結構示意圖；

圖7為本發明實施例的高爐爐頂溜槽布料器中的布料溜槽與平動回轉支承的連接結構示意圖；

圖8為本發明實施例的高爐爐頂溜槽布料器中的實現布料溜槽旋轉的結構示意圖；

圖9為本發明實施例的高爐爐頂溜槽布料器中實現布料溜槽擺動的結構示意圖；

圖10為本發明實施例的一種高爐爐頂溜槽布料器的密封結構圖。

附圖標記說明

1-頂蓋 2-氣密箱體

3-旋轉驅動源 4-傾動驅動源

5-喉管 6-固定回轉支承

7-平動回轉支承 8-旋轉套筒

9-導向裝置 10-擺動驅動部件

11-架板 12-齒輪

13-齒條 14-齒輪軸

15-布料溜槽 16-導向軌道

17-導向輪 18-托圈

19-底盤 20-下壓環

21-溜槽連接架 22-防轉槽

23-變頻減速電機 24-第一轉軸

25-軸承座 26-伺服電機

27-傾動齒輪 28-傾動齒條

29-第二轉軸 30-軸承支架

31-連接法蘭 32-撥轉裝置

34-撥轉輪 35-防轉裝置

37-防轉輪 38-上壓環

40-高爐 41-旋轉齒輪

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細描述，但不作為對本發明的限定。

如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示,為本發明實施例的高爐爐頂溜槽布料器的傳動原理圖和各方向的剖面圖，包括:一設有頂蓋1的氣密箱體2、設置在所述頂蓋1上的旋轉驅動源3和穿過所述頂蓋1并伸入到所述氣密箱體2內的喉管5，以及設置在所述氣密箱體2內的固定回轉支承6、平動回轉支承7、旋轉套筒8和兩個傾動驅動源4；所述喉管5伸入到所述旋轉套筒8內，且所述喉管5與外界相通。所述平動回轉支承7可以是四點接觸式回轉支承，所述固定回轉支承6可以是帶外齒的三排滾柱式回轉支承或帶外齒的四點接觸式回轉支承。

所述固定回轉支承6的內圈通過螺栓與所述頂蓋1下方的法蘭固定連接，所述固定回轉支承6的外齒圈與所述旋轉驅動源3的旋轉齒輪41相嚙合，所述固定回轉支承6的外齒圈還通過螺栓與一旋轉套筒8上方的法蘭固定連接，且所述旋轉套筒8通過擺動驅動部件10與布料溜槽15連接。因此，當所述旋轉驅動源3的旋轉齒輪41驅動所述固定回轉支承6的外圈旋轉時,會帶動連接在其上的旋轉套筒8旋轉，同時在所述擺動驅動部件10的連接作用下，實現布料溜槽15的旋轉。

所述傾動驅動源4可以為多個，其關于所述平動回轉支承7的回轉中心線對稱設置在所述氣密箱體2內，本實施例中所述傾動驅動源 為2個，所述傾動驅動源4包括：相嚙合的傾動齒輪27和傾動齒條28以及驅動所述傾動齒輪轉動的電機，本實施例中的電機為伺服電機，所述傾動齒條28與所述平動回轉支承7的外圈相連接以帶動所述平動回轉支承上下運動；所述固定回轉支承6的內圈還與所述擺動驅動部件10相連接以帶動連接在其上的布料溜槽15擺動。

其中，所述擺動驅動部件10為對稱設置在所述旋轉套筒8兩側的兩個齒輪齒條機構；如圖6、圖7所示，所述齒輪齒條機構包括：架板11和設置在所述架板11上的齒輪12和齒條13；且兩個齒條13的驅動力作用線分別與平動回轉支承的回轉中心線平行且在同一個平面上。所述旋轉套筒8上開設有兩個同軸的裝配孔，兩個所述齒輪12的齒輪軸14分別裝配在所述裝配孔中，且所述齒輪12位于所述旋轉套筒8外側，所述布料溜槽15通過溜槽連接架21固定連接在兩個所述齒輪軸14上；所述齒條13位于所述旋轉套筒8外側且與所述平動回轉支承7的內圈固定連接。其中，所述架板11的側面還設有限位槽，所述齒條13設置在所述限位槽內，本實施例中所述限位槽為燕尾型，所述齒條13的背面還設有燕尾臺與之配合進行限位，防止所述齒條12在圓周方向上移動，保持其豎直方向上下運動。其中，所述齒輪12可以為半齒輪，所述齒輪軸14為花鍵軸，為了保證所述齒輪12的穩定轉動且防止其在轉動時分出，在所述齒輪12的外側還設有軸端限位板進行限位。

其中，如圖8所示，為本實施例中的實現布料溜槽旋轉的結構示意圖，其中，所述旋轉驅動源3包括：變頻減速電機23、第一轉軸24、旋轉齒輪41和軸承座25；其中，所述變頻減速電機23通過一聯軸器與所述第一轉軸24的輸入端相連接，所述旋轉齒輪41安裝在所述第一轉軸24的輸出端上，所述軸承座25用螺栓固定的所述頂蓋1上，所述第一轉軸24設置在所述軸承座25內，所述旋轉齒輪41與所述固定回轉支承6的外齒圈相嚙合。因此，所述變頻減速電機23帶動旋轉齒輪41旋轉，從而驅動與旋轉齒輪41相嚙合的固定回轉支承6的外 齒圈轉動，進一步帶動連接在所述固定回轉支承6的外齒圈上的旋轉套筒8旋轉，從而實現布料溜槽15的旋轉。

如圖9所示，為本實施例中實現布料溜槽擺動的結構示意圖，其中，兩個所述傾動驅動源4對稱設置在所述氣密箱體2內，所述傾動驅動源4包括：伺服電機26和相嚙合的傾動齒輪27和傾動齒條28，所述傾動齒輪27通過一聯軸器與一第二轉軸29的輸入端相連接，所述第二轉軸29通過一軸承支架30(如圖5所示)固定在所述氣密箱體2內；所述傾動齒條28通過螺栓與所述平動回轉支承7的外圈連接。因此，在伺服電機26的驅動下傾動齒輪27轉動，從而帶動傾動齒條28的上下移動，進一步驅動與傾動齒條28連接的平動回轉支承7的外圈以及齒輪齒條機構的齒條13的上下移動，從而帶動齒輪12的轉動，實現連接在齒輪軸14上的布料溜槽15的擺動。由于本實施例中，所述傾動驅動源4對稱設置在所述氣密箱體2內部，其驅動力大小相同、方向一致，易實現同步性控制。

如圖5所示，所述平動回轉支承7的外側還可以固定連接一托圈18，所述托圈18的內圈與所述平動回轉支承7的外圈的外側固定連接，所述傾動齒條28也可以固定在所述托圈18上。本實施例中，在所述氣密箱體2內還設置用于保證所述平動回轉支承7外圈沿豎直方向運動的導向裝置9，所述導向裝置9包括：與所述旋轉套筒8軸向平行設置的導向軌道16和與所述平動回轉支承7外圈相連接的導向輪17，所述導向輪17沿所述導向軌道16上下滑動；其中，所述導向輪17可以與所述托圈18相連接，所述導向軌道16可以設置在所述氣密箱體2的內壁上。所述平動回轉支承7的外圈在所述傾動驅動源4的驅動下，并在所述導向裝置9的作用下，平穩的沿所述導向軌道16上下滑動。所述導向裝置9可以是多個，多個所述導向裝置9關于所述平動回轉支承7的回轉中心線對稱設置，一方面對所述平動回轉支承7的上下運動起到一導向作用，并使得所述平動回轉支承受力均勻，保持平動回轉支承7和所述固定回轉支承6的回轉中心一致。

本實施例中，如圖5所示，在所述平動回轉支承7的內圈上固定一連接法蘭31，在連接法蘭31上設置有用于驅動所述平動回轉支承7內圈轉動的撥轉裝置32，所述撥轉裝置32包括：設置在所述旋轉套筒8的外圓周面上的撥轉槽和沿所述撥轉槽滑動的撥轉輪34，所述撥轉輪34與所述連接法蘭31相連接。同時為了防止所述平動回轉支承的外圈隨內圈一起轉動，在所述托圈18的外側或所述平動回轉支承7的外圈還設有防轉裝置35，所述防轉裝置35包括：與所述托圈18或所述平動回轉支承7的外圈相連接的防轉輪37和設置在所述氣密箱體2內壁上且與所述平動回轉支承7的回轉中心線平行的防轉槽22，所述防轉輪沿所述防轉槽22上下滑動。同樣的，所述防轉槽22也可以設置在所述托圈18的外側或所述平動回轉支承7的外圈，相對應的，所述防轉輪37則設置在所述氣密箱體2的內壁上。在所述撥轉裝置32和所述防轉裝置35的配合作用下，實現了所述平動回轉支承7的內外圈運動分離，所述平動回轉支承7的內圈在上下運動的同時，在圓周方向還可以轉動，所述平動回轉支承7的外圈隨所述傾動驅動源4上下運動。

如圖10所示，為本發明實施例的密封結構示意圖，所述旋轉套筒8的頂部設有上壓環38，且所述旋轉套筒8帶動所述上壓環38旋轉，在上壓環38和喉管5之間形成旋轉環縫S1，在所述氣密箱體2的底盤19上設有下壓環20，所述旋轉套筒8和所述下壓環20之間形成旋轉環縫S2；氣密箱體2內充滿略高于高爐40的內部壓力的氮氣，這樣可以使氣密箱體2內部與高爐40內部隔離，實現密封，從而使高爐溜槽布料器的機械結構得到保護，從而延長了其使用壽命。

本發明實施例的高爐爐頂溜槽布料器的工作過程包括：

單環布料：兩個或多個所述伺服電機同步驅動平動回轉支承使布料溜槽擺動到某一角度(0～50°)，所述變頻減速電機驅動固定回轉支承和旋轉套筒并帶動布料溜槽旋轉一周(360°)或多周。使連續角度的單環布料可以形成多環布料。

螺旋布料：兩個或多個伺服電機同步驅動平動回轉支承使布料溜 槽按照某一速度從一個角度擺動另一角度(0～50°)，在此同時變頻減速電機驅動旋轉部件帶動布料溜槽旋轉。

定點布料：兩個或多個伺服電機同步驅動平動回轉支承使布料溜槽擺動到某一角度(0～50°)，變頻減速電機驅動旋轉部件帶動布料溜槽旋轉到某一角度(0°～360°)。

綜上所述，本發明采用均勻設置在氣密箱體內部的兩個或多個傾動驅動源，驅動平動回轉支承上下移動,且在驅動所述平動回轉支承上下移動時，傾動驅動力大小相同、方向一致，易實現同步性控制；本發明還通過兩個齒輪齒條機構的設置實現溜槽擺動，且由于兩個齒條的驅動力作用線分別與平動回轉支承的回轉中心線平行且在同一面上，同時由于導向裝置的導向作用以及對稱設置，保證了平動回轉支承和固定回轉支承同心，實現了回轉支承不受偏載力矩，從而減小了其外圈的導向面與支承面的磨損；且本發明的氣密箱體結構與高爐內部完全隔離,不受到高爐內部環境的影響,從而延長了本發明結構的使用壽命。

以上實施例僅為本發明的示例性實施例，不用于限制本發明，本發明的保護范圍由權利要求書限定。本領域技術人員可以在本發明的實質和保護范圍內，對本發明做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應視為落在本發明的保護范圍內。